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基于物联网的桥梁状态感知预警系统

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称重 系 统 SI2110
过载能力：200%FS;
响应时间：2ms;
电阻值（25℃)：10kΩ
200 万像素 1/1.8" 逐行扫描 CCD，
4
智能交通 高清网络
iDS-2CD90 车流量、车 最大分辨率可 1600×1200;
25
速、车牌号 红外 30 米(I3)/50 米(I5)/80 米(I8);
零漂和满漂（%FS）：<0.1%（%FS）；
防护等级：IP67 防水
量程：±1500με;
8
光栅应变 SQ-FBG-GS 主梁动态 精度：2με;
传感器
01
应变 分辨率：0.1με（与解调仪相关）;
工作温度：-40～100℃
9
索力
拾振器
10 加速 度 传 感器
LC07 891-2
索力
振动动态 频率
测量范围：±3g; -3dB 频响(Hz)：DC-300; 灵敏度 mv/g：1900mv/g; 频响范围：0-500Hz; 非线性%FS：0.2%FS; 轴向：单
系统 自诊断
监测 桥梁监测 数据库 报表 系统管理 管理
桥 梁 模 型 显 示
传 感 器 分 布
实 时 数 据 显 示
历 史统 数计 据分 显析 示
结 构 参 数 识 别
安 全 评 估
预 报 警 显 示
预 报 警 设 置
设 备 状 态 报 警
故监 桥
基
诊 障测 梁用 角 本
断 设数 信户 色 信
设 备据 息管 管 息
基于物联网的桥梁状态感知预警系统
(Based on the Internet of things Bridge Warning Analysis System) BWAS V2.0
北京中交华联科技发展有限公司
Beijing ZhongJiaoHuaLian Technology Development Co.Ltd.
-2-
三、系统功能
3.1 桥梁状态感知系统
桥梁状态感知系统的传感器设计、选择及布置均根据具体桥梁的结构
类型和受力特点选用。传感器可实现实时感知对桥梁重点位置的挠度、应
变、振动频率、桥墩倾斜、位移、裂缝变化、环境温湿度、环境风速等指
标，通过无线网络将监测数据回传至服务器端。
感知设备的主要技术指标如下表：
位移传
12
感器
BETC-WY50
位移
测量精度：1μm;
采集频率：30Hz
-4-
测量范围：±0~30mm;
裂缝传
13
HY-65B500 裂缝 测量精度：±0.01mm;
感器
采集频率：30Hz
AD 精度：24 位;
频率示值和分辨率误差：<0.01%;
处理风速
24 位通道动态范围：120dB(典型
14
电压采集
图 3-1 结构示意图
3.3 桥梁安全预警系统
监测预警系统主要功能模块应包括桥梁定位导航、桥梁监测数据显 示、监测数据分析，安全预警、系统诊断、监测报表、系统管理，数据库 管理 7 个功能模块。系统功能框图如下：
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桥梁状态感知预警系统
桥梁定 桥梁监测 位导航 数据显示
监测数 据分析
安全预 报警
序号 1
仪器名称 温湿度计
表 3-1 感知设备主要技术指标
仪器型号 感知指标
技术参数
HB-TH110
温湿度
供电电压：DC12V~DC24V; 温 度 范 围 ： -40-80 ℃ / 0-50 ℃ /-20-60℃/其他 (可选); 测量精度：温度精度：±0.5℃ 湿度精度：±3％RH; 信 号 输 出 ： 4-20ma/0-10ma/ 0-20ma/0-5V/0-10V/ RS485/ RS232
基于物联网的桥梁状态感知预警系统具有如下特点： 1、 桥 梁 感 知 设 备 体 积 小 、 精 度 高 、 安 装 方 便 、 测 量 准 确 ； 2、 实 现 长 期 、 全 天 候 、 实 时 监 测 ； 3、 采 用 无 线 网 络 技 术 ， 实 现 远 程 监 控 与 管 理 ； 4、 实 现 对 桥 梁 安 全 状 态 评 价 与 预 警 ， 确 保 桥 梁 安 全 。
二、系统结构
2.1 桥梁状态感知指标体系
对公路常用桥梁的结构类型、受力形式进行分类梳理，分层建立桥梁 状态感知预警指标体系，主要包括环境、荷载、结构变形、结构受力四大 类，分类确Байду номын сангаас监测指标体系。
基于物联网的桥梁状态感知指标体系
环境指标
荷载指标
变形指标 结构指标
温湿风 度度速
车 辆 轴 重
车 辆 总 重
和评价，并对影响结构正常运营的事件进行预警。
桥梁状态感知预警系统
桥梁定 位导航
桥梁监测 数据显示
监测数 据分析
安全预 报警
系统自 诊断
业务应用层
监测 报表
桥梁监测 数据库 系统管理 管理
数据交换
流程与事务
数据分析
多媒体管理 GIS地理信息
中间件
管理中间件
管理软件
中间件
管理软件
桥
信
系统支持层
息
安
全
公路属性数据库
仪器图片示例
风速测量范围：0 ~ 60M/S;
风向测量范围：32 方向,16 方向
2
风速
FC-5SX 风速风向 (0~5V、4~20 毫安);
风向仪
测量精度：± 3%;
响应时间：＜1S;
工作电压：AC220V/50HZ;
重量检测误差：≤±5%;
3 高速 动 态 SQ-WIM- 车辆轴重 额定载荷：30T;
工作温度(℃)：-20-+80℃
通道数：8;
处理光栅 采样频率：1Hz;
16
光纤光栅 SQ-FBG-CI 应变传感 波长范围：1528nm～1568nm;
解调仪
2020
器信号 工作温度：-5℃～60℃;
精度：2pm
17 485 集线器 TU-1208
集合采 集仪
兼容RS-232、RS-485 TIA/EIA 标准; 输入接口：RS-232 及RS-485 接口; 输出接口：八口 RS-485 接口; 通信速率：300BPS-115.2KBPS; 工作电源: 9-48VDC/350mA; 通讯距离: 5,000 米（9，600BPS）
波特率：110 bps ~ 230.4 Kbps
-5-
对监测过
6*USB、6*COM、18*千兆网口、1*VGA、
19
工控机
酷睿
程及设备 1*HDMI、1*Audio、1*DC、2G 内存、
i5-3317U 进行检测
32Gssd
与控制
注：具体设备型号根据具体工程略有差异
3.2 数据远程传输系统
桥梁监测数据传输系统由桥梁的外场数据采集站和无线信号传输网 络组成，无线信号传输网络应采用 TCP/IP 协议标准。系统利用外场数据 采 集 计 算 机 系 统 对 监 测 数 据 进 行 预 处 理 (如 修 正 换 算 ，主 应 变 计 算 等 )后 传 输至监控通信中心。数据传输结构分为数据采集层、中间传输层及中心网 络层。结构示意图如下所示：
LAN 以太网：1×10/100 Mbps，RJ45，
Auto MDI/MDIX;
串口界面：RS-232/422/485;
18
MA NPort 485 服务器
数据 串口数量：1 个;
5150
远程传输 端口类型：Male DB9;
信号保护：15KV ESD 全信号保护;
流量控制：RTS/CTS, XON/XOFF;
最大量程：20; 灵敏度 V/( m/s )：~ 0.3; 分辨率：3 × 10-6; 频带( Hz )( +1dB ~ -3dB )：0.25 ~ 100; 输出负荷电阻( M Ω):10
倾角
11
传感器
TLS126T
倾角
测量范围：双轴 ±30°; 测量精度：0.1°; 采集频率：30Hz
测量范围：0~50mm;
2.1 桥梁状态感知指标体系 ........................................................ - 1 2.2 桥梁状态感知预警系统结构 ................................................ - 2 三、系统功能........................................................................................ - 3 3.1 桥梁状态感知系统 ................................................................ - 3 3.2 数据远程传输系统 ................................................................ - 6 3.3 桥梁安全预警系统 ................................................................ - 6 四、系统应用........................................................................................ - 9 4.1 运营期系统预警服务 .............................................................- 9 4.2 监测数据分析服务 .................................................................- 9 五、应用实例...................................................................................... - 12 -

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基于物联网和云计算的高速铁路桥梁状态监测预警系统设计

基于物联网和云计算的高速铁路桥梁状态监测预警系统设计

基于物联网和云计算的高速铁路桥梁状态监测预警系统设计秦煜;李青良;徐长春;秦光祥;赖小刚【摘要】In order to promote the reliability of the safe operation for high-speed railway bridge. The thesis is based on the theories of internet of thinys and technologies of cloud computing, monitoring and inspection of the operational status of bridge, data processing, status assessment and risk pre-warning are researched. Pre-warning system of monitoring high-speed railway bridge is designed, integrated with daily management and maintenance, monitoring and early warning as well as emergency disposal, which adopts sensing equipment to collect different information about bridge’s operation in real time for a long term. Mass data is input to data processing server through communication technology. Then, data processing server transmits the data to central server of cloud computing through internet. It is the third-party professional agencies that provide cloud computing services like data assessment and risk pre-warning, and the results of assessment and pre-warning are transmitted and displayed in the visual monitoring terminal of information data disposal platform. Fi-nally, it is bridge maintenance agency that is in charge of the repair and maintenance. This system can monitor the oper-ational status of high-speed railway bridge in real-time for a long term, provide risk pre-warning of bridge, put forward the emergency disposal scheme and eliminate the potential risk.%为提升高速铁路桥梁结构安全运营可靠度，基于物联网概念和云计算技术，研究了高速铁路桥梁运营状态监测检测、数据处理、状态评估及风险预警等理论和技术；设计了集合日常管养、监测预警、应急处置等为一体的高速铁路桥梁运营状态监测预警系统，即采用传感设备长期实时采集桥梁运营状态各项信息；使用通信技术将海量数据输入数据处理服务器。

基于物联网的桥梁安全监测预警系统研究

基于物联网的桥梁安全监测预警系统研究

第9卷第16期黑龙江科学V3 9 2018 年 8 月HEILONGJIANGSCIENCE August 2018基于物联网的桥梁安全监测预警系统研究罗远哲"，陈化然2,陈飞飞3(1.北京市高速公路智能交通工程技术研究中心，北京100000% 2.中国地震局地球物理研究所，北京100081%<.北京云星宇交通科技股份有限公司，北京扣%%"%)摘要：随着我国社会经济的迅猛发展，桥梁工程也随之发展起来，人们对桥梁的安全越来越重视。

目前，我国越来越多的桥梁出现严重老化问题，部分老化的桥梁仍在使用，这在一定程度上威胁到人们的生命安全。

为提高桥梁的管理水平，必须对基于物联网的桥梁安全监测预警系统进行详细研究，从基于物联网的桥梁安全监测预警系统特征入手，提出相关的实施方案，分析监控预警系统的构成，阐述具体的实现方式，以供人们参考。

关键词：物联网；桥梁;监控预警系统;研究中图分类号：U495 文献标志码：A文章编号：1674 -8646(2018)16 -0124 -02Research on bridge safety monitoring and earl^warning system based on Internet of ThingsLUOYuan-zhe1，CHEN Hua-ran2，CHEN Fei-fei3(1. Beijing Expressway Intelligent Traffic Engineering Technology Research Center，Beijing 100000，China%2.Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing 100081，China%3.Beijing Yunxingyu Transportation Technology Co. ，Ltd. ，Beijing 100010，China) Abstract:With t he rapid development of China’s social economy，bridge engineering has also developed，and people pay more and more attention to the safety of bridges.At present，more and more bridges in our country have experienced serious aging problems，and some aging bridges are still in use，which threatens people’s lives to a certain extent.In order to improve the management level of bridges，it is necessary to conduct a detailed study on the bridge safety monitoring and early warning system based on the Internet of Things.Starting from the characteristics of the bridge security monitoring and early w arning system based on the Internet of Things，the relevant implementation plan is proposed，and the composition of tlie monitoring and early warning system is analyzed.Key words :Internet of Things%Bridge%Monitoring and early warning system%Research在新形势的推动下，物联网技术被广泛应用于桥 梁设计研究中，并提出一种基于物联网的桥梁安全监 控预警系统，它是由监测系统和预警系统两大部分构 成的，对桥梁安全状况的监测预警起到了一定的积极 作用，因此，详细研究基于物联网的桥梁安全监测预警 系统是很有必要的，它对环境安全、经济发展以及社会 稳定都有着十分重要的现实影响。

基于物联网的桥梁安全监测预警系统的研究

基于物联网的桥梁安全监测预警系统的研究

这 种桥 梁 安 全 监 测 预 警 系 统 采 用 应 力 、应 变 、 位移 、速 度 、加 速 度 等 力 学 传 感 器 ，以及 温 度 、湿 度 等环境传感器构成传感 网络 ，通过现代通信技术将 采集信息实时无线传输到信息 中心分析 和处理 ，从 而实 现对 桥梁 安 全状 况 的监 测 预 警 、分 析 、评 估 ，以 及危 险桥 梁 的及 时预警 。
物联 网 是 在 计 算 机 互 联 网 的 基 础 上 ，利 用 ＲＦＩＤ、无线 数据 通 信 等 技 术 ，构 造 一 个 覆 盖世 界 上 万 事 万物 的“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ”。在 这 个 网络 中 ， 物 品 （商 品 ）能 够 彼 此 进 行 “交 流 ”，而 无 需 人 的干 预。其实质是利用射频 自动识别 （ＲＦＩＤ）技术 ，通过 计算机互联 网实现物 品（商品）的 自动识别和信 息 的互联 与共 享 （二维 码就 是 其 中常用 的一种 ）。
２ 监控预警 系统 的组成
针对 现有 技 术 中不 足 ，提供 一 种 基 于 物联 网 的 集群 式 桥 梁 安 全 监 测 预警 系 统 。本 系 统 采 用 在 被 监控 的 多座 桥 梁 上 安 装 桥 梁 安 全 状 态 数 据 采 集 与 处理 子 系统 ，在 后 台安 装 桥 梁 安 全 监 测 预 警 中 心 ， 并采 用 物 联 网 来 实 现 桥 梁 安 全 状 态 数 据 采 集 与 处 理子 系 统 与桥 梁 安 全 监 测 预 警 中心 之 间 的 数 据 传 输 ，从 而降低施工难度与成本，监控点 的布置更为
（江西交通职业技 术 学院 路桥 工程 系，江西 南 昌 ３３００１３）
摘 要 ：对现有服役桥梁进行安全监控 ，提出一种基 于物联 网的桥梁 安全 监控预警 系统 ，采用在被监控 的桥 梁上安装 桥梁安 全状态数据采集与处理子系统 ，在后台安装桥梁安全监测预警 中心 ，并采用物联网实现数据传输至桥梁安全监 测预警中心 ，实时进行分析和处理 ，从而实现对桥梁安全状况 的监测预警、分析 、评估 ，以及危 险桥梁的及时预警 。 关键 词 ：桥梁安全 ；监测预警系统 ；物联 网 中 图分 类 号 ：Ｕ４４７ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００８—５６９６（２０１４）０１—００１７—０３
基于物联网的桥梁健康监测系统设计

基于物联网的桥梁健康监测系统设计

基于物联网的桥梁健康监测系统设计一、桥梁健康监测的重要性桥梁在长期的使用过程中，会受到各种因素的影响，如车辆荷载、环境侵蚀、自然灾害等，从而导致结构性能的逐渐退化。

如果不能及时发现和处理这些问题，可能会引发严重的安全事故。

因此，对桥梁进行健康监测，及时掌握其结构状态，对于保障桥梁的安全运营具有重要意义。

二、物联网技术在桥梁健康监测中的应用优势物联网是通过各种传感器、网络通信和数据处理技术，实现物与物之间的互联互通和智能化管理。

将物联网技术应用于桥梁健康监测，具有以下显著优势：1、实时性：能够实时采集桥梁的各种数据，如位移、应变、振动等，及时反映桥梁的运行状态。

2、远程监控：通过网络通信，可以实现对桥梁的远程监控，减少人工巡检的成本和风险。

3、多参数监测：可以同时监测多个参数，全面了解桥梁的结构性能。

4、智能化分析：利用数据分析和处理技术，对采集的数据进行智能分析和诊断，提前预警潜在的安全隐患。

三、基于物联网的桥梁健康监测系统的总体架构基于物联网的桥梁健康监测系统通常由感知层、传输层和应用层三部分组成。

1、感知层感知层是系统的基础，主要由各种传感器组成，如应变传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器等。

这些传感器安装在桥梁的关键部位，用于采集桥梁的各种物理参数。

2、传输层传输层负责将感知层采集到的数据传输到应用层。

常见的传输方式包括有线传输（如光纤通信）和无线传输（如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等）。

根据桥梁的实际情况和监测需求，选择合适的传输方式，确保数据的稳定、快速传输。

3、应用层应用层是系统的核心，包括数据处理服务器、数据库和用户界面等。

数据处理服务器对传输来的数据进行分析和处理，提取有用的信息，并进行健康评估和预警。

数据库用于存储监测数据和分析结果，以便后续查询和分析。

用户界面则为用户提供直观的监测数据展示和操作界面，方便用户进行监控和管理。

四、传感器的选择与布置1、传感器的选择根据桥梁的结构特点和监测需求，选择合适类型和精度的传感器。